Seit der erfolgreichen Herstellung von Graphen hat es aufgrund seiner hervorragenden Materialeigenschaften in vielen Bereichen große Aufmerksamkeit erhalten, insbesondere wegen seiner schnellen photoelektrischen Reaktion, breiten spektralen Absorption und Größenvorteilen, was es zu einem der idealen Materialien für die Herstellung von Mikro- und Nano-Photodetektoren macht. Derzeit sind Graphen-Photodetektoren bereits realisiert, jedoch weisen auf traditionellen Strukturen basierende Graphendetektoren Probleme mit niedriger Lichtabsorptionseffizienz und schlechter photoelektrischer Reaktion auf. Die Verstärkung der Lichtabsorption durch Plasmonen ist ein machbarer technischer Ansatz, hat jedoch Probleme wie zu komplexe Mikro- und Nanostrukturen, zu hohe Kosten und unzureichende Leistung. In dieser Arbeit wird eine auf einer Au-Gitter/Graphen/h-BN/SiO₂-Heterostruktur basierende Struktur vorgeschlagen, die den phononischen Polaronplasmon-Effekt nutzt, der durch die Wechselwirkung von h-BN mit infrarotem Licht erzeugt wird, um das infrarote Licht im Graphen zu lokalisieren und die Absorptionsrate des Graphens und der gesamten Heterostruktur zu erhöhen; gleichzeitig sind die Gitterkonstanten von Graphen und h-BN ähnlich, sodass die Heterostruktur die hervorragenden photoelektrischen Eigenschaften von Graphen maximal ausschöpfen kann. Durch die Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Analyse der Absorptionsrate und der elektromagnetischen Feldverteilung wurde festgestellt, dass bei einer einfallenden Lichtfrequenz von 1550 cm⁻¹ die Leistungsverluste in der Graphenschicht der gemischten Struktur Au-Gitter/Graphen/h-BN/SiO₂ 4,4-mal höher sind als die der Referenzstruktur Au-Gitter/Graphen/SiO₂, und die Lichtabsorptionsrate 6,5-mal höher ist. Gleichzeitig kann die Absorptionsintensität durch Steuerung der Dicke von h-BN, der Dicke der Au-Elektrode und der Gitterbreite angepasst werden. Diese Studie liefert eine theoretische Grundlage für die Realisierung von Graphen-basierten mittelinfraroten Photodetektoren.

Graphen; Hexagonales Bornitrid; phononische Plasmonen